固体力学跨尺度计算若干问题研究

来源：计算力学学报杂志2024年第1期北京时间：

作者：庄茁,严子铭,姚凯丽,崔一南,柳占立

单位：清华大学 航天航空学院, 北京 100084,清华大学 航天航空学院, 北京 100084,清华大学 航天航空学院, 北京 100084,清华大学 航天航空学院, 北京 100084,清华大学 航天航空学院, 北京 100084

摘要：本文展示了固体力学领域跨尺度计算的若干问题和研究概况。（1）建立位错动力学与有限元耦合DDD-FEM的计算模型，实现了能够基于纳米尺度离散位错运动机制计算分析连续介质有限变形晶体塑性问题，提出微纳尺度（200 nm~10 μm）晶体塑性流动应力解析公式，结合试验数据揭示了在无应变梯度下强度和变形的尺寸效应；（2）建立具有微相分离结构的纳米尺度粗粒化分子动力学模型CG-MD，计算获得聚脲材料在时域和频域下的存储模量和损耗模量，通过动态加载分析的DMA试验和超声波试验的数据验证，解决了连续介质尺度下微相分离高分子共聚物的设计难题；（3）通过数据驱动关联高分辨率的微米尺度CT影像和临床低分辨率的毫米尺度CT影像的特征值，建立了围关节松质骨小梁的等效模量和结构张量，为骨组织增材制造点阵结构设计和实现个性化骨缺损重建奠定了基础。

关键词：计算固体力学,跨尺度,微纳米晶体塑性流动应力,粗粒化分子动力学,数据驱动骨缺损重建,

基金资助：国家自然科学基金（11132006；10772096；11972210；12272204）资助项目.